一种适于活塞加工的气体监测及气浮定位止口座和活塞加工方法与流程

本发明涉及机械制造技术领域，尤其涉及一种适于活塞加工的气体监测及气浮定位止口座和活塞加工方法。

背景技术：

发动机活塞机械加工过程中，一般采用圆柱形止口定位，定位夹紧原理如图1所示。

在实际加工过程中，一方面活塞的止口端面与止口座轴向定位面之间往往存在切屑等杂物难以被及时发现，从而导致活塞定位误差过大而造成加工精度不合格；另一方面，由于活塞的止口内侧表面与止口座径向定位面之间存在配合间隙，这种配合间隙的大小及方位是无法控制的，从而导致以活塞止口内侧表面定位的各工序之间存在一定的重复定位误差，例如：精车活塞环槽工序以活塞止口内侧表面及止口端面定位，而精车活塞外圆工序也是以活塞止口内侧表面及止口端面定位，两次定位存在一定的重复定位误差，这个误差必然会加大活塞环槽底部相对于活塞外圆轴线的径向跳动误差。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种适于活塞加工的气体监测及气浮定位止口座。

本发明要解决的另外一个技术问题是提供一种利用上述气体监测及气浮定位止口座进行活塞加工的方法。

对于气体监测及气浮定位止口座(以下简称为止口座)，本发明采用的技术方案是，止口座包括轴向定位气道13和径向定位气道14；

至少3条轴向定位气道13以止口座5的轴线为对称中心均布地设置在止口座上；轴向定位气道的入口端设置在止口座5的非工作外圆柱表面，且轴向定位气道的出口端设置在止口座5的轴向定位面10上；

至少3条径向定位气道14以止口座5的轴线为对称中心均布地设置在止口座上；径向定位气道的入口端设置在止口座的非工作外圆柱表面，且径向定位气道的出口端设置在止口座的径向定位面9上。

作为优选，轴向定位气道13的入口端设置压缩气体接入端口，轴向定位气道的出口端处设置有轴向小孔节流机构12。

作为优选，径向定位气道14的入口端设有压缩气体接入端口，径向定位气道的出口端处设有径向小孔节流机构11。

对于活塞加工方法，本发明采用的技术方案是，包括以下步骤：

(1)当待加工的活塞1在止口座5上定位拉紧时，通过轴向定位气道13将具有一定压力的气体输至活塞的止口端面与止口座的轴向定位面10之间，将轴向定位面上可能存在的杂物吹走；当活塞1在止口座5上定位拉紧完成时，轴向定位气道13的出口端应该被盖住并堵紧，检测轴向定位气道13供气系统中的流量值或压力值来判断轴向定位气道的出口端是否被盖住堵紧，避免活塞的止口端面与止口座的轴向定位面之间存在如切屑之类杂物而导致待加工的活塞与止口座的轴向定位不准；

(2)当待加工的活塞1在止口座5上安装定位时，通过径向定位气道14将具有一定压力的气体输至活塞的止口内侧表面与止口座径向定位面9之间，压缩气体在活塞的止口内侧表面与止口座径向定位面之间形成承载气垫，使得活塞的止口内侧表面与止口座径向定位面之间各处的间隙均匀，提高了径向定位精度。

本发明的有益效果是：

在止口座上分别设置轴向气道和径向定位气道并引入压缩气体，实现待加工活塞在止口座上的轴向和径向的精确定位，引入的压缩气体同时有助于清理定位面杂物，大大提高了定位精度。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是现有技术的活塞止口定位拉紧示意图。

图2是本发明实施例的气体监测及气浮定位止口座原理图。

图3是图2中i部分的局部放大图。

图4是本发明气体监测及气浮定位止口座实施例的结构示意图。

在图1至图4中：1-活塞，2-拉紧销，3-拉紧环，4-拉紧杆，5-止口座，6-主轴端盖，7-主轴箱体，8-主轴，9-径向定位面，10-轴向定位面，11-径向小孔节流机构，12-轴向小孔节流机构，13-轴向定位气道，14-径向定位气道，15-供气套，16-环槽，17-环槽，18-堵头，19-密封圈，20-供气孔，21-供气孔。

具体实施方式

一、目前加工活塞采用的定位方法

目前的发动机活塞机械加工过程中，一般采用圆柱形止口座进行定位，定位夹紧原理如图1所示：活塞1安装在与机床主轴8固联的圆柱形止口座5上，通过拉紧销2、拉紧环3、拉紧杆4拉紧(夹紧)，从而使得机床主轴8带动活塞1转动。止口座5上设置有圆柱形的径向定位面9和止口座轴向定位面10，活塞1在止口座5上定位拉紧后，活塞1的止口内侧表面与止口座径向定位面9形成间隙配合(以便于安装和卸载活塞)，活塞1的止口端面紧压在止口座轴向定位面10上。在实际加工过程中，一方面活塞1的止口端面与止口座轴向定位面10之间往往存在切屑等杂物难以被及时发现，从而导致活塞1定位误差过大而造成加工精度不合格；另一方面，由于活塞1的止口内侧表面与止口座径向定位面9之间存在配合间隙，这种配合间隙的大小及方位是无法控制的，从而导致以活塞止口内侧表面定位的各工序之间存在一定的重复定位误差，例如：精车活塞环槽工序以活塞止口内侧表面及止口端面定位，而精车活塞外圆工序也是以活塞止口内侧表面及止口端面定位，两次定位存在一定的重复定位误差，这个误差必然会加大活塞环槽底部相对于活塞外圆轴线的径向跳动误差。

二、改进的气体监测及气浮定位止口座

图2是一种经过改进的气体监测及气浮定位止口座，以下简称为止口座。

(1)在止口座5上以止口座5的轴线为对称中心设置若干条均布的气体通道——轴向定位气道13，轴向定位气道13入口端在止口座5的非工作外圆柱表面，出口端在止口座5的轴向定位面10上，并在轴向定位气道13的出口端设置有轴向小孔节流机构12(图3)。

使用时，在轴向定位气道13的入口端接入压缩气体。当活塞1在止口座5上定位拉紧时，通过轴向定位气道将具有一定压力的气体送入活塞1的止口端面与止口座的轴向定位面10之间，将轴向定位面上可能存在的杂物吹走。当活塞1在止口座5上定位拉紧完成时，轴向定位气道13的出口端应该抵在活塞的止口端面上并被紧紧堵住。通过检测轴向定位气道13供气系统中的流量或压力值，可以判断轴向定位气道13的出口端是否被盖住并堵紧。若活塞1的止口端面与止口座轴向定位面10之间因切屑等杂物的存在而出现缝隙造成定位不准时，则轴向定位气道13的出口端不会全部盖住堵紧，通向轴向定位气道13的供气系统中的流量或压力会偏离正常值。因此，通过检测轴向定位气道13供气系统中的流量或压力值，可以判断活塞1的止口端面与止口座轴向定位面10之间是否存在因切屑等杂物而导致的止口座与活塞之间轴向定位不准现象。

(2)在止口座5上以止口座5的轴线为对称中心另外设置若干条均布的气体通道——径向定位气道14，径向定位气道14入口端在止口座5的非工作外圆柱表面，出口端在止口座5的径向定位面9上，并在径向定位气道14的出口端处设置有径向小孔节流机构11(图3)。

使用时，在径向定位气道14的入口端接入压缩气体。当活塞1在止口座5上安装定位时，具有一定压力的气体送入活塞1的止口内侧表面与止口座径向定位面9之间，压缩气体在活塞1的止口内侧表面与止口座径向定位面9之间形成一层承载气垫，从而使得活塞1的止口内侧表面与止口座径向定位面9之间各处的间隙比较均匀，提高了保证了止口座与活塞的径向定位精度。

以下是一个具体应用实施例。

图4是一种适于活塞加工的气体监测及气浮定位止口座，在止口座外圆表面设置有环槽16和环槽17。在止口座5上以止口座5的轴线为对称中心均布地设置了4条径向定位气道14和4条轴向定位气道13。每条径向定位气道14的入口一端都与环槽16相连通，由于堵头18的存在，使得每条径向定位气道的另一端出口在止口座5的径向定位面9上。每条轴向定位气道13的入口一端与环槽17相连通，每条轴向定位气道另一端出口抵在止口座的轴向定位面10上。

使用方法：

在图4中，主轴端盖6固定装在主轴箱体7上，主轴8从主轴端盖中伸出。将止口座5与主轴8固定连接，再将供气套15套在止口座5上，供气套固定在静止的主轴端盖6上，供气套与止口座两者为间隙配合。在供气套15上设置有供气孔20和供气孔21，供气孔20与环槽17相连通，供气孔21与环槽16相连通。在供气套15上设置有3个密封圈19以保证供气孔20和供气孔21之间不串气、供气孔20及供气孔21对外界不漏气。将两路相互独立的压缩气体分别接入供气孔20和供气孔21，并在供气孔20的供气管路上安装气体流量计。

在安装连接好供气管路和气体流量计后，再将待加工的活塞1装在止口座5上，分别向供气孔20和供气孔21通入压缩气体对活塞进行定位。在活塞的定位过程中，应同时观察气体流量计上的流量值变化。当活塞1定位拉紧后，若接在供气孔20的供气管路上的气体流量计的流量值为零，说明止口座与活塞之间轴向定位准确，此时可以开动机床对活塞进行加工；若流量计的流量值大于零，说明止口座与活塞之间轴向定位不准确，此时应检查定位面是否有切屑等杂物。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。